基于固态碳源的自养-异养耦合生物脱氮工艺研究

采用基于固态碳源的厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮工艺处理高氮低碳的金属热处理废水。通过接种城市生活污水处理厂剩余污泥和厌氧氨氧化絮状污泥,研究了以固态碳源（3-羟基丁酸脂和3-羟基戊酸脂共聚物,PHBV）和沸石为组合填料的分区式耦合反应器的启动和运行特性。经过76 d的运行,耦合反应器的总氮去除速率达1.05 kg/（m³·d）,且具有良好的出水COD稳定性。废水经过反应器沸石区后,氨氮去除率达97%,亚硝态氮去除率达81%,而硝态氮去除率几乎为零;经过PHBV区后,硝态氮去除率达76%,亚硝态氮去除率达99%,氨氮去除率达97%。沸石区主要进行厌氧氨氧化反应,PHBV区主要进行反硝化反应,功能分区明确,耦合效果较好。     

基于季节性Kendall检验和重标极差分析法的阳澄湖水质变化趋势分析

为掌握《苏州市阳澄湖生态优化行动实施方案》实施以来阳澄湖的水质变化趋势,结合季节性Kendall检验与重标极差分析(R/S)法,对2013—2018年阳澄湖及其6条主要入湖河道的主要水质指标——高锰酸盐指数(IMn)、氨氮(AN)、总磷(TP)、总氮(TN)过去和未来的水质变化趋势进行分析及预测。研究结果表明:(1)阳澄湖除TP无显著升降趋势外,其余指标均有不同程度的下降趋势;(2)主要入湖河道的TN均无显著升降趋势,其余指标的改善效果较明显;(3)未来阳澄湖及主要入湖河道水质总体将会持续改善,但有个别监测点位的TP浓度未来仍有可能会上升。可见,近年来阳澄湖生态优化行动卓有成效,但TP已成为影响水质达标的最大制约因素,还需进一步提出针对性治理措施。     

界面化学与水力学作用下的生物炭在砂柱中的迁移特性

通过柱淋溶实验,分别研究不同离子强度或不同流速作用下,生物炭在石英砂柱中的迁移特征及驱动机制.结果表明,淋溶结束时,在高离子强度条件下,生物炭从生物炭层向石英砂柱中迁移的总质量最大,与1号柱(CK)相比,迁移质量提高了62%;主要驱动力为界面化学作用,高离子强度抑制了生物炭内部碱性物质的释放,颗粒表面双电层被压缩,降低了ζ电位,更多生物炭颗粒滞留在不稳定的第二极小势能处,易迁移出炭层.在高流速条件下,生物炭在石英砂柱中径向迁移深度最大,最大迁移深度为3.5—4 cm.主要驱动力为水力学作用,流速的增加,产生的水动力剪切力促使生物炭大聚体分散成小聚体,有利于生物炭随水流向径向深处迁移.     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m~3·d)~(-1)、COD为350 mg·L~(-1)的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明:在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L~(-1)和1.14 mg·L~(-1),缺氧吸磷量为7.13 mg·L~(-1)和5.82 mg·L~(-1),生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L~(-1)升至7.41 mg·L~(-1),在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L~(-1)升至2.0 mg·L~(-1),吸磷量由5.17 mg·L~(-1)升至6.01 mg·L~(-1),系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g~(-1)升至164.2 mg·g~(-1)和183.4 mg·g~(-1)。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。     

混合无机盐汲取液在城市污水正渗透浓缩技术中的应用

为实现浓缩城市污水以提高其资源化价值,构建了正渗透膜污水浓缩系统,研究了其对南方低浓度城市污水的有机污染物浓缩效果和膜污染特性。结果表明:使用含有1.6 mol·L~(-1) MgCl_2和2.4 mol·L~(-1) NaCl混合汲取液浓缩城市污水时,正渗透膜的水通量可达到27 L·(m~2·h)~(-1);南方城市污水浓缩6倍以上可满足后续资源化处理要求,浓缩后的TOC、COD、总磷、氨氮的平均回收率分别达到96.3%,95.72%,99%和90.4%;浓缩过程中膜污染较轻,采用化学清洗,水通量恢复率较物理清洗更高。以上结果为正渗透浓缩城市污水中混合无机盐汲取液的研究提供参考。     

和谐社会能源需求情景的构造

本文采用协整分析理论，论证了资本存量和城市化率是影响中国GDP的两个变量。运用建立的GDP模型。对中国未来的GDP进行了情景分析。我们比较了德国，日本等一些发达国家能源消耗的历史和现状。对中国未来单位GDP的能源需求作出了情景假设，构建了对中国和谐社会建设、可持续发展有利的能源需求情景一环境友好情景。在这一情景下，到2050年。一次能源总消耗量达到43．1亿tce（吨标准煤）；人均能耗为3．06tce。是中国2005年人均能耗的1．8倍，是日本2003年人均能耗的51％。在这一情景下。中国2050年单位GDP的能耗虽然比2003年的德国要低20％，但比2003年日本的单位GDP能耗仍高出37％。我们认为．只要艰苦努力。这一情景具有一定的可实施性。但是。节能减排是一项长期的工作，它不但涉及制造业能耗．还将越来越多地涉及生活能耗。     

氯苯污染土壤低温原位热脱附修复

为了考察低温原位热脱附技术对土壤中氯苯的修复效果,以土壤中氯苯为目标污染物,控制热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率,对不同条件下土壤中的氯苯进行测定分析,研究其对热脱附效果的影响。结果表明:原位热脱附过程中土壤温度变化以加热棒为中心,随着距离增加而呈现时间和空间上的滞后效应;原位热脱附设定温度越高,土壤修复效果越好,当土壤设定温度为100℃时,90%土壤样品氯苯去除率达99%以上,与设定温度130℃修复效果相当;土壤粒径越小,其比表面积大,对污染物吸附效率越高,所需热脱附时间越长;含水率影响氯苯在土壤中的挥发速率、有效孔隙率和透气率,含水率过高或过低都不利于氯苯污染土壤原位热脱附修复。热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率对低温原位热脱附技术去除土壤中氯苯的效果具有较大的影响。     

有机污染物的单电子氧化结构-反应活性定量构效关系

单电子氧化反应是自然界中普遍存在的一种弱氧化反应过程,但不同有机污染物的单电子氧化反应活性具有显著差异,实验筛选需要耗费大量时间和成本.而氧化体系中有机污染物的反应速率常数是衡量其单电子反应活性的一个重要参数.因此,本文首先通过文献系统总结氧化锰体系24种有机污染物的反应动力学速率常数,并基于密度泛函理论（DFT）计算不同有机污染物的电子结构特征参数,进一步采用非线性回归及多元线性回归的方法将不同有机污染物的电子结构特性与单电子氧化的反应速率常数之间构建定量构效关系（QSAR）模型,最后采用留一法对构建的模型进行内部验证;并通过实验补充有机污染物的单电子氧化反应速率常数来验证QSAR模型的预测能力.结果表明,根据文献总结91组氧化锰准一级和二级动力学反应体系构建并筛选得到的最优QSAR模型,均展现了较好的拟合度（R₁²=0.845,R₂²=0.928）,且经过实验总结18组数据进行内外部验证确认了其稳定性(Q²_LOO1=0.801,Q²     

有机污染物的单电子氧化结构-反应活性定量构效关系

单电子氧化反应是自然界中普遍存在的一种弱氧化反应过程,但不同有机污染物的单电子氧化反应活性具有显著差异,实验筛选需要耗费大量时间和成本.而氧化体系中有机污染物的反应速率常数是衡量其单电子反应活性的一个重要参数.因此,本文首先通过文献系统总结氧化锰体系24种有机污染物的反应动力学速率常数,并基于密度泛函理论（DFT）计算不同有机污染物的电子结构特征参数,进一步采用非线性回归及多元线性回归的方法将不同有机污染物的电子结构特性与单电子氧化的反应速率常数之间构建定量构效关系（QSAR）模型,最后采用留一法对构建的模型进行内部验证;并通过实验补充有机污染物的单电子氧化反应速率常数来验证QSAR模型的预测能力.结果表明,根据文献总结91组氧化锰准一级和二级动力学反应体系构建并筛选得到的最优QSAR模型,均展现了较好的拟合度（R₁²=0.845,R₂²=0.928）,且经过实验总结18组数据进行内外部验证确认了其稳定性(Q²_LOO1=0.801,Q²     

中试一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的启动与区域特性

通过好氧区接种亚硝化悬浮填料,厌氧区接种厌氧氨氧化絮状污泥和普通厌氧污泥研究了中试规模下一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的启动与区域特性.结果表明,历时74 d成功启动中试一体式PN-ANAMMOX反应器,整体氮去除速率由0.02 kg·(m3·d)-1上升至0.48 kg·(m3·d)-1左右,可达到快速启动的效果,接种ANAMMOX污泥的比例与活性是实现PN-ANAMMOX反应器快速启动的关键因素;对两区域氮素转化特性分析表明,好氧区中AOB一直处于优势地位,NOB受到DO和基质的双重抑制,亚硝化效果稳定,NPRa由0.22 kg·(m3·d)-1上升到0.58 kg·(m3·d)-1左右,NAPa随着厌氧区脱氮能力的提升可达95%以上;厌氧区为一体式PN-ANAMMOX反应器的关键性区域,NRRana由0.02 kg·(m3·d)-1上升至4.7 kg·(m3·d)-1左右,期间中常温(温度由32℃下降至27℃)的变化首先对厌氧区产生影响,NRRana下降至3.7kg·(m3·d)-1左右,降低约21%,而对好氧区影响不大;在长时间运行下,两区域均可实现大量ANAMMOX菌的富集,此时好氧区也具有一定的脱氮能力,厌氧区则起强化脱氮的作用.